2021年02月03日 | 51单片机普通IO口模拟IIC(I2C)接口通讯的程序代码

I2C总线是Philips公司提出的一种集成电路IC器件之间相连接的总线协议，其目的是使电子系统（不只 限于单片机系统）各个IC器件之间的连线变得容易。因为使用传统的并行总线在IC器件之间连接，往往会使得IC之间连线较多，显得非常复杂。而I2C总线 则使IC器件之间只需SDA、SCL两条连线就可以传送数据，因而十分方便。由于I2C在印刷体中不容易书写（需要上标），所以实际书写时，还常见到 IIC、I2C等书写方法，本文采用IIC的写法，敬请注意。关于IIC总线的知识，请参阅相关书籍，此处不再做进一步介绍。

I2C总线是Philips公司提出的一种集成电路IC器件之间相连接的总线协议，其目的是使电子系统(不只 限于单片机系统)各个IC器件之间的连线变得容易。因为使用传统的并行总线在IC器件之间连接，往往会使得IC之间连线较多，显得非常复杂。而I2C总线 则使IC器件之间只需SDA、SCL两条连线就可以传送数据，因而十分方便。由于I2C在印刷体中不容易书写(需要上标)，所以实际书写时，还常见到 IIC、I2C等书写方法，本文采用IIC的写法，敬请注意。关于IIC总线的知识，请参阅相关书籍，此处不再做进一步介绍。

下面我们用一个使用IIC总线连接器件的例子来简单说明IIC总线的仿真。

例.EEPROM24C02是采用IIC接口的一种常用2Kbit(256×8bit)的存储器。编写程序使用AT89C51的IO口模拟实现IIC总线协议进行通信，并向24C02存储器内从字节0到字节FF写入数字0到FF。

51系列单片机本身没有IIC接口，但一些本身具有IIC接口的单片机往往是高端产品，一方面价格不菲，另一方面我们的系统也没有必要使用之。通常我们就使用软件通过51系列单片机的IO口来模拟实现IIC总线通信。

本例事实上比较简单，但需要对IIC总线时序有较好的理解。源文件如下图所示(采用C51语言编写)：

在Keil中编辑好源文件以后，接下来就可以建立工程文件并生成相应的源代码了，然后我们来绘制电路图。

此例的电路图极其简单。只需两个IC，即AT89C51和24C02C，和两个上拉电阻，而且上拉电阻还可以省略。至于连接，就更为简单了。最后得到绘制好的电路图如下图所示：

绘制好电路图，我们就可以将前面刚刚生成的程序源代码装入单片机了，装入以后，下面我们就可以来进行仿真了。

首先点击仿真按钮，系统没有什么反映，只有高低电平变化的颜色。我们要想查看结果，还要用前文中仿真扩展 RAM存储器的方法，先点击暂停，然后点击“Debug”菜单下的“I2C Memory Internal Memory – U2”子菜单来打开U2即EEPROM存储器24C02C的内容窗口“I2C Memory Internal Memory – U2”，然后我们就看到了其中的内容，也就是我们仿真程序的结果。如下图所示：

从图中我们能清楚地看到我们的仿真结果，程序完全正确地执行了我们的命令。

当然，如果你过早地点击了暂停按钮，那么你得到的结果可能和上图略有不同，那可能是因为程序尚未执行完毕。此时你可以继续点击运行按钮，或者点击单步按钮来仔细查看程序执行过程中24C02C存储器内容的改变情况。

完整代码如下:

/*----------------------------------------------------------------

Acess the eeprom--24c04

----------------------------------------------------------------*/

#include

#ifndef INT8U

#define INT8U unsigned char

#endif

#ifndef INT8S

#define INT8S signed char

#endif

#ifndef INT16U

#define INT16U unsigned int

#endif

#define I2C_DELAY; _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_(); // >=4.7uS

//----------------------------------------------------------------

// delay 100us

//----------------------------------------------------------------

void mDelay(INT8U k)

INT16U i ;

for(; k>0; k--)

for(i=0; i<93; i++)

//----------------------------------------------------------------

//OK

//----------------------------------------------------------------

void I2C_Start(void)

SDA = 1;

I2C_DELAY;

SCL = 1;

I2C_DELAY;

SDA = 0;

I2C_DELAY;

I2C_DELAY;

//----------------------------------------------------------------

//OK

//----------------------------------------------------------------

void I2C_Stop(void)

SDA = 0 ;

I2C_DELAY;

SCL = 1 ;

I2C_DELAY;

SDA = 1 ;

I2C_DELAY;

I2C_DELAY;

//----------------------------------------------------------------

//

//----------------------------------------------------------------

I2C_DELAY;

void sendAck(void)

SCL = 0;

SDA = 0;

I2C_DELAY;

SCL = 1;

I2C_DELAY;

//----------------------------------------------------------------

//

//----------------------------------------------------------------

void sendNoAck(void)

SCL = 0;

I2C_DELAY;

SDA = 1;

I2C_DELAY;

SCL = 1;

I2C_DELAY;

//----------------------------------------------------------------

// 0 = noACK; 1 = ACK ;

//----------------------------------------------------------------

bit checkAck()

bit tempbit;

/*发送完一个字节后检验设备的应答信号*/

SDA = 1;

I2C_DELAY;

SCL = 0;

I2C_DELAY;

tempbit = SDA;

SCL = 1;

I2C_DELAY;

if(tempbit==1)

return 0; //noACK

else

return 1; //ACK

//----------------------------------------------------------------

//OK

// a positive clock edge clock a bit into the ROM

//----------------------------------------------------------------

void writeByte(INT8U datum)

INT8U bitCnt = 0 ;

for(bitCnt=0; bitCnt<8; bitCnt++)

SCL = 0 ;

I2C_DELAY;

if ((datum&0x80) == 0x80) //if the MSb is 1

SDA = 1 ;

else

SDA = 0 ;

I2C_DELAY;

SCL = 1 ;

I2C_DELAY;

datum<<=1 ;

//----------------------------------------------------------------

//OK

//----------------------------------------------------------------

INT8U readByte(void)

bit tempbit = 1 ;

INT8U temp = 0 ;

INT8U bitCnt ;

SDA = 1 ; // release the bus,ready to receive byte??????????????

I2C_DELAY;

for(bitCnt=0; bitCnt<8; bitCnt++)

SCL = 0; //?????????????????????????huan???????????????

I2C_DELAY;

tempbit = SDA ;

if (tempbit)

temp |= 0x01 ;

else

temp &= 0xfe ;

SCL = 1 ;

I2C_DELAY;

if(bitCnt<7)

temp <<= 1 ;

return(temp) ;

/*~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ API ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~*/

/*-----------------------------------------------------------------

write some bytes to sequential address

-----------------------------------------------------------------*/

void writeToROM(INT8U datum[], INT8U address, INT8U num)

bit tempbit ;

INT8U i ;

INT8U *datum_P ;

datum_P = datum ;

I2C_Start() ;

writeByte(0xa0) ;

tempbit = checkAck();

writeByte(address) ;

tempbit = checkAck();

for(i=0; i

writeByte(*(datum_P+i)) ;

if(!checkAck())

I2C_Stop() ;

mDelay(100) ;

I2C_Stop() ;

/*-----------------------------------------------------------------

read some bytes from ROM`s sequential address

-----------------------------------------------------------------*/

void readFromROM(INT8U datum[], INT8U address, INT8U num)

bit tempbit ;

INT8U i ;

INT8U *datum_P ;

datum_P = datum;

I2C_Start() ;

writeByte(0xa0) ;

tempbit = checkAck();

writeByte(address) ;

tempbit = checkAck();

I2C_Start() ;

writeByte(0xa1) ;

tempbit = checkAck();

for(i=0; i

*(datum_P+i) = readByte() ;

if(i!=num-1)

sendAck() ;

else

sendNoAck() ;

I2C_Stop() ;

/*-----------------------------------------------------------------

wirte one byte to ROM --random write

-----------------------------------------------------------------*/

void writeOneByte(INT8U addr, INT8U datum)

bit tempbit ;

/*write a byte to mem*/

I2C_Start();

writeByte(0xa0);

tempbit = checkAck();

writeByte(addr); /*address*/

tempbit = checkAck();

writeByte(datum); /*the data*/

tempbit = checkAck();

I2C_Stop();

mDelay(100) ;

/*-----------------------------------------------------------------

read one byte from rom --random read

-----------------------------------------------------------------*/

INT8U readOneByte(INT8U addr)

bit tempbit = 1;

INT8U mydata;

/*read a byte from mem*/

I2C_Start();

writeByte(0xa0);

tempbit = checkAck();

writeByte(addr); /*address*/

tempbit = checkAck();

I2C_Start();

writeByte(0xa1);

tempbit = checkAck();

mydata = readByte();

tempbit = checkAck();

return (mydata) ;

I2C_Stop();